DE2728298A1 - Einrichtung zum unwirksammachen eines zylinders eines verbrennungsmotors - Google Patents

Einrichtung zum unwirksammachen eines zylinders eines verbrennungsmotors

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DE2728298A1 DE19772728298 DE2728298A DE2728298A1 DE 2728298 A1 DE2728298 A1 DE 2728298A1 DE 19772728298 DE19772728298 DE 19772728298 DE 2728298 A DE2728298 A DE 2728298A DE 2728298 A1 DE2728298 A1 DE 2728298A1
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Description

PATENTANWÄLTE *\*Ί J O OQQ HELMUT SCHROETER KLAUS LEHMANN DlPt.-PHYS. DIPL.-INC. E. R. JORDAN ir-6o
22. Juni 1977
Se/M
Einrichtung zum Unwirksammachen eines Zylinders eines Verbrennungsmotors.
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Unwirksammachen eines Zylinders eines Ein- und Auslaßventile sowie Schwinghebel zur Ventilbetätigung aufweisenden Verbrennungsmotors gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Es wurde bereits öfters vorgeschlagen» den Grad der Kraftstoff* ausnutzung eines Verbrennungsmotors mit mehreren Zylindern bei geringer Last dadurch zu verbessern, daß einige der Zylinder unwirksam gemacht werden« damit sie keinen Kraftstoff verbrauchen. Z.B. kann ein 8- Zylinder Automotor sehr zufriedenstellend mit 4 Zylindern betrieben werden, wenn das Fahrzeug eine Reisegeschwindigkeit einhält, im Leerlauf steht oder in der Geschwindigkeit zurückgeht. Die volle Leistungsabgabe der Maschine kann bei 2oo PS liegen, trotzdem kann der Leistungsbedarf bei Reisegeschwindigkeit nur etwa Jo oder 4o PS betragen. Nenn vier der Zylinder keinen Kraftstoff beziehen, kann die geringe Belastung in wirtschaftlicher Weise durch eine Kräftetoffersparnis bis zu ko% ausgenutzt werden. Der Fahrer bemerkt keinen Unterschied im gleichmäßigen Lauf des Motors und es 1st insgesamt kein Verlust
709*81/034*
D-7O7 SCHWABISCH CMONO GEMEINSAME KONTEN: D-S MÜNCHEN 7O Tdcfaa: (0717t) S490 DnKxfar Ba* Miiadxn 70/37 J49 (BLZ 70070010) Tdefcn: (0«») 77·»54 K. SCHROETER ii: Sdwyl S4w*b* Cünd OJ/00 SJS (BLZ «t J70014) K.LEHMANN ükgnnnc: StkraqM Bwi>g<ar49 Tel«: 724SKSpOjJd hnJnUmu Mündm 147941-104 UpmnkjnMfc 10 Tcfcx: S21224S pm d
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Ο ίτη Betriebsverhalten zu verzeichnen, wenn die vier ausgeschalteten Zylinder willkürlich oder automatisch bei Zunahme des Leistungsbedarfs wieder in Betrieb gesetzt werden.
Die verschiedenen zur Ausführung der gewünschten Arbeitsweise vorgeschlagenen Anordnungen erforderten entweder weitreichende Abänderungen des Motors (z.B. verschiebbare Nockenwellen) oder sprachen für den praktischen Betrieb nicht rasch genug an.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zum Unwirksammachen wenigstens eines Zylinders eines Verbrennungsmotors zu schaffen, die keiner grundlegenden Konstruktionsänderung des Motors im Vergleich zu einer Motorart ohne diese Einrichtung bedarf, die an leicht zugänglicher Stelle im Motor, demgemäß auch nachträglich, einbaubar ist und von einer Betriebsart, in der der betreffende Zylinder nicht arbeitet, in die andere Betriebsart, in der er arbeitet, und umgekehrt, rasch ansprechend umschaltbar ist.
Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe in erster Linie durch die in Anspruch 1 angegebenen Maßnahmen.
Der Mechanismus gemäß vorliegender Erfindung erlaubt es, einen Zylinder oder eine ganze Gruppe von Zylindern eines Verbrennungsmotors dadurch unwirksam zu machen, daß die Ventile der betreffenden Zylinder geschlossen gehalten werden. Die Einrichtung wird am BetätigungsmechaiIsmus für ein oben gesteuertes Ventil angebracht, der einen um eine normalerweise zwischen seinen Enden liggenda Achse schwingenden Schwinghebel enthält. Die Erfindung sieht hydraulisch betätigte Mittel vor, durch die der Schwinghebel aus seiner normalen Schwenklage freigegeben und veranlaßt wird, um das ventilseitige Ende zu schwingen, so daß eine von einer Hubstange auf das entgegengesetzte Ende ausgeübte Bewegung die normalerweise feststehende Achse des Schwinghebels veranlaßt, sich in einem Bogen um das ventilseitige Ende des Schwinghebels zu bewegen.
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Die während einer solchen Verlagerung des Schwinghebels auf den Ventilschaft ausgeübte Kraft reicht nicht aus, die normale Kraft der Ventilfeder am Schwenkpunktseitigen Ende des Schwinghebels zu überwinden.
Im Normalbetrieb des Motorventils wird ein Flüssigkeitsvolumen (vorzugsweise Maschinenöl) in einer Kammer eingeschlossen gehalten, die sich zwischen einer feststehenden und einer weiteren Wand befindet, wodurch die weitere Wand von der erstgenannten im Abstand gehalten wird. In der Lage, in der das Ventil außer Kraft gesetzt wird, wird das eingeschlossene Ol abgelassen. Dadurch wird die zweitgenannte Wand beweglich zur feststehenden Wand.
Zwei in Reihe angeordnete Steuerventile sind vorgesehen. In einer ersten Lage stellt ein erstes Einlaßventil eine Verbindung zwischen der oben genannten Kammer und einer Druckölquelle, z.B. der Motorölpumpe her. In dieser ersten Lage ist ein zweites der in Reihe geschalteten Ventile geschlossen, so daß das öl in der Kammer eingeschlossen gehalten bleibt. In der zweiten Lage der Steuerventile ist deren zweitgenanntes geöffnet, um den Abfluß aus der Kammer zu gestatten. Gleichzeitig ist das erste oder Einlaßventil geschlossen. Die zwei Steuerventile können von Hand oder automatisch über einen Fühler betätigt werden, der z.B. auf die Motorleistung oder auf die Gaspedal stellung anspricht Bei höheren Leistungen ist es erwünscht, daß alle Motorzylinder Kraftstoff verbrennen und keines der Ventile unwirksam ist. Jedoch ist es bei geringen Leistungen erwüns cht, einen oder mehrere Zylinder unwirksam zu machen, wozu der erfindungsgemäße Mechanismus sowohl auf das Einlaß als auch auf das Auslaßventil des Motors anzuwenden ist.
In der nachfolgenden Beschreibung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnungen erläutert. Es zeigen Flg. 1 schematisch einen Schnitt durch einen Verbrennungsmotor
mit einem oben gesteuerten Ventil, dessen Ventilbetätigungs 709881/0944
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mechanismus mit vorliegender Erfindung versehen ist, Fig. 2 einen demgegenüber etwas vergrößerten Schnitt durch den
Mechanismus gemäß vorliegender Erfindung, Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie 3-3 der Fig. 4, Fig. 4 eine Draufsicht auf einen Teil der Anordnung, Fig. 5 eine perspektivische Ansicht eines Einzelteils vorliegenden Ausführungsbeispiels,
Fig. 6 einen Schnitt nach der Linie 6-6 der Fig. 1, Fig. 7 eine perspektivische Ansicht der hauptsächlichen Bestandteile des Geräts gemäß vorliegender Erfindung, Fig. 8 einen Schnitt nach der Linie 8-8 der Fig. 2, Fig. 9 einen Schnitt ähnlich dem der Fig. 2, wobei sich Jedoch die Teile in einer anderen Betriebslage befinden.
In den Zeichnungen ist die Erfindung auf einen schematisch angedeuteten Verbrennungsmotor mit einem Motorzylinder 15 und einem darin arbeitenden Kolben 16 angewandt gezeigt. Der Motor hat einen Zylinderkopf 17. In den Zeichnungen ist nur das Einlaßventil dargestellt. Der hieran angebrachte Mechanismus ist in gleicher Weise am Auslaßventil vorzusehen. Das Einlaßventil 18 öffnet und schließt den Zylinder 15 zu einem in bekannter Weise angeordneten Ansaugkanal hin ab. Eine Zündkerze 19 zündet die Füllung in üblicher Weise.
Der Ventilbetätigungsmechanismus enthält eine Hubstange 2o, die an einem Ende 21 eines bootförmigen Schwinghebels 22 anliegt. Zwischen den Enden des Schwinghebels 22 befindet sich ein zylindrisches Lager 23 für diesen. Das Lager 23 umgibt ein rechteckiges Abstandsgliid 24,das durch einen gewöhnlichen Bolzen 25 in seiner Lage gehalten wird. Letzterer ist mittels einer Gewindeverbindung 26 oben im Zylinderkopf 17 eingeschraubt. Das Abstandsglled 24 dient auch dazu, den Schwinghebel 22 bezüglich seines Lagers 23 richtig ausgerichtet zu halten, und ist üblich.
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Ein bewegliches Becherstück 27 umgibt einen zylindrischen Teil des Bolzens 25 mit einer O-Ring-Dichtung 28 zwischen beiden. Eine Feder 29 ist zwischen den unteren Teil des Becherstücks und den oberen Teil des Schwinghebel-Lagers 23 eingeschaltet. Im Normalbetrieb schwingt der Schwinghebel 22 um einen in den Fig. 1, 2 und 3 angegebenen Schwenkpunkt P^.
Das bewegliche Becherstück 27 ist über eine zylindrische Lagerfläche des Bolzens 25 gleitend auf-und ab bewegbar. Ein drehbarer Ventilkörper 31 ist am Bolzen 25 mittels eines Sicherungsrings 52 gehalten, jedoch relativ zur Drehung um den Bolzen 25 frei beweglich. Im Normalbetrieb des Motors wird das bewegliche BecherstUck 27 vom Ventilkörper 31 durch die Wirkung eines in einer Kammer 33 eingeschlossenen Flüssigkeitsvolumens fern gehalten, wobei die Kammer 33 zwischen dem Ventilkörper 31 und dem Becherstück 27 ausgebildet ist, wie näher noch erläutert wird. Die Feder 29 versucht das BecherstUck 27 nach oben in eine Lage zu drucken, in der Druckmittel aus der Kammer 33 ausgestoßen wird.
Der Bolzen 25 ist mit einem oberen Flansch 35 versehen und hat eine Gewindebohrung 36 zur Aufnahme eines Flüssigkeitszuleitungsanschlusses 37. Durch letzteren geht eine Zuleitungsdurchgangsöffnung 38· über das Außengewinde des Anschlusses 37 ist eine Gegenmutter 39 geschraubt, die an der Oberseite des oberen Flansche 35 des Bolzens 25 anliegt, um den FlUssigkeitszuleitungsanschlufi 37 an seiner Stelle zu halten. Der Flansch 35 des Bolzens 25 stellt die Gegenbegrenzung für den drehbaren Ventilkörper 3I gegenüber dem Sicherungsring 32 dar.
Im Flansch 35 befinden sich Abfluß- Durchlässe 4o, im Ventilkörper 31 Abfluß-Durchlässe 41. In einer Stellung des beweglichen Ventilkörpers 3I liegen die Abfluß- Durchlässe 4o und 41 zueinander ausgerichtet und stellen eine Verbindung her, durch die in der Kammer 33 eingeschlossenes Druckmittel abgelassen werden
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kann. In allen anderen Lagen sind die Durchlässe 4l im Ventilkörper 3I außer Deckung mit den Durchlässen 4o im Flansch 35· Der Ventilkörper 31 wird aus einer Lage in die andere mittels eines Betätigungsglieds 42 bewegt, das über den Ventilkörper 31 und den Bolzen-Flansch 35 paßt und mit einem inneren Vorsprung 43 versehen ist, in dem sich ein Schlitz 44 befindet. In letzteren greift ein Stift 45 ein, der am Ventilkörper 3I befestigt ist. Der Bolzen-Flansch 35 hat eine Ausnehmung 46, um die Drehbewegung des Stifts 45 mittels des Betätigungsglieds 42 zu gestatten. Das Betätigungsglied 42 ist in irgendeiner geeigneten Weise selbst betätigbar. Das in den Zeichnungen dargestellte Ausführungsbeispiel weist hierzu einen Hebel 5o auf, an den ein geeigneter Betätigungsmechanismus angeschlossen ist. Dieser ist in Fig. 1 mit gestrichelten Linien angedeutet. In der Praxis wird eine einfache Stange mit jedem Hebel 5o verbunden, der einem ein- und ausrückbaren Ventil zugeordnet ist, so daß durch Bewegung der Stange alle miteinander verbundenen Hebel zusammen bewegt werden, wodurch auch alle Betätigungsglieder 42 gleichzeitig aus einer Betriebslage in die andere geschaltet werden, um die Kammern 33 in der nachstehend beschriebenen Weise zu entleeren oder zu füllen.
Ein Kugelrückschlagventil 51 wird durch eine Feder I5I gegen das Ende der in der Mitte des FlUssigkeitszuleitungsanschlusses befindlichen Durchgangsöffnung 38 gedrückt. Das Rückschlagventil 51 gestattet dem öl, durch den Anschluß 37 und weiter durch ein Paar Querdurchlässe 52 (Fig. 8) zu fließen, die in den Bolzen gebohrt sind. Auf dem beschriebenen Weg kann öl aus einer Druckmittelquelle, z.B. aus einer Motorölpumpe 53* die in Fig. 2 schematisch angedeutet ist, zugeführt werden. In der Leitung zwischen der Pumpe 53 und dem Anschluß 37 befindet sich noch ein Rückschlagventil 5\ das die Rückwärtsentleerung der Anordnung bei Stillstand des Motors verhindert.
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Wenn die Abfluß-Durchlässe 4o und 41 geschlossen sind, veranlaßt der Druck von der Pumpe 53 das öl, über das Rückschlagventil 51 , durch die Querdurchlässe 52 im Bolzen 25 und in die Kammer 33 zu fließen. Aufgrund der Füllung der Kammer 33 wird das Becherstück 27 nach unten gegen die Kraft der Feder 29 gedrückt, um das Schwinghebel-Lager 23 in seine untere Stellung zu bringen. Wenn die Abfluß-Durchlässe 4o und 41 zueinander ausgerichtet sind, ist es dem öl möglich, rasch aus der Kammer 33 zu entweichen. Das Becherstück 27 bzw. das Schwinghebel-Lager 23 bewegen sich rasch unter der Kraft der Feder 29 bzw. der Aufwärtsbewegung der Hubstange 2o in die in Fig. 9©zeigte Lage. Der Schwinghebel 22 setzt seine schwingende Bewegung um das verschobene Lager fort, Jedoch ist der Schwenkpunkt Pp des Schwinghebels 22 nun an dem Ende des Schwinghebels, der dem Ventil 18 benachbart ist. Dieses wird deshalb, gleichgültig, ob es sich um ein Einlaß- oder ein Auslaßventil handelt, nicht geöffnet. Eine kleine Übertrittsöffnung 6o aus der ölzuführungs- Bohrung 36 in die Kammer 33 ist geöffnet, wenn die Kammer 33 in zusammengeschobenem Zustand ist. Dadurch kann eine kleine Menge an öl dauernd die Kammer durchsetzen, wenn der betreffende Zylinder oder die Zylindergruppe außer Wirkung gesetzt ist. Die kleine Übertrittsöffnung 60 wird durch den beweglichen Ventilkörper yi geschlossen, wenn der Motor auf allen Zylindern arbeitet. Dabei ist Öl in der nun aufgeweiteten Kammer 33 eingeschlossen gehalten.
Nachfolgend wird die Arbeitsweise der beschriebenen Anordnung erläutert. Wenn der Motor im Normalbetrieb mit allen Zylindern arbeitet, befinden sich die Teile in der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Lage, öl ist in die Kammer 33 zwischen dem drehbaren Ventilkörper 31 und dem Becherstück 27 aus der Pumpe 53 eingetreten. Das Rückschlagventil 54 ist geschlossen, kann Jedoch periodisch geöffnet werden, um einen Leckverlust an öl aus der Kammer 33 auszugleichen. Das in der Kanuner 33 eingeschlossene ölvolumen hält das Becherstück 27 gegen die Kraft der Feder 29
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in der unteren Lage. Die Kammer 33 wird dabei von zwei Wandteilen begrenzt, nämlich dem Ventilkörper 31 als feststehendem Wandteil und dem Becherstück 27 als beweglichem Wandteil. Das Motor-Ventil 18 wird aufgrund der Bewegung der Hubstange 2o geöffnet, wobei der Schwinghebel 22 um den Schwenkpunkt P. schwingt.
Es sei angenommen, das nun einige der Motorzylinder unwirksam gemacht werden sollen. Der der Betätigung des drehbaren Ventilkörpers 31 dienende Hebel 5o wird in seine zweite Betriebslage überführt. Der radiale Vorsprung 43 und der Stift 45 bewegen den Ventilkörper 31 in eine Lage, in der die Abfluß-DurchlMsse 4o und 41 zueinander ausgerichtet sind. Dabei werden die Querdurchlässe 52 im Bolzen 25 geschlossen. Die Durchlässe nehmen nun die in Fig. 9 gezeigte Lage ein. Das in der Kanuner 33 vorhergehend eingeschlossen gehaltene ölvolumen ist ausgefloßen und die Feder 29 und die Bewegung der Hubstange 2o nach oben haben das bewegliche Becherstück 27 bzw. das Schwinghebel-Lager 23, letzteres entlang dem Abstandsstück 24, nach oben geschoben. Der Schwinghebel 22 hat seinen Drehpunkt nun am Ende des Ventils 18, dem Schwenkpunkt Pp der Fig. 9· Die hierbei zwischen dem Schwinghebel 22 und dem Ventil 18 am Schwenkpunkt P2 Übertragene Druckkraft ist geringer als die Kraft der das Ventil 18 in der geschlossenen Lage haltenden, normalen Ventilfeder. Die am Schwenkpunkt P2 wirksam werdende Druckkraft reicht deshalb nicht aus, um das Motorventil 18 zu öffnen. Die zugeordneten Zylinder erhalten keinen Kraftstoff und der Motor läuft weiter nur mit den Zylindern, die im Normalbetrieb verbleiben.
Im allgemeinen wird die Hälfte der Gesamtanzahl der Motorzylinder außer Wirkung gesetzt, vier Zylinder eines 8- Zylindermotors, drdZylinder eines 6- Zylindermotors oder zwei Zylinder eines 4- Zylindermotors.
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Um den Normalbetrieb der außer Wirkung gesetzten Zylinder wieder herzustellen, wird der der Betätigung dienenden Hebel 5o
in seine Anfangslage zurückgestellt. Dadurch werden die Durchlässe 4o und 41 geschlossen und die Querdurchlässe 52 im Bolzen 25 geöffnet, öl aus der Motorölpumpe fließt rasch zu und bewegt das Becherstück 27 nach unten gegen die Kraft der Feder 29·
Die Hubstange 2o veranlaßt daraufhin den Schwinghebel 22 wieder zu normalen Schwingbewegungen um den Schwenkpunkt P^.
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Claims (4)

HELMUT SCHROETER KLAUS LEHMANN DlPL-PHYS. DIPL.-INC. E. R. JORDAN ir-6o 22. Juni 1977 Se/M ANSPRÜCHE
1.)Einrichtung zum Unwirksammachen eines Zylinders eines Ein- und Auslaßventile sowie Schwinghebel zur Ventilbetätigung aufweisenden Verbrennungsmotors durch Geschlossenhalten des Einlaß- und des Auslaßventils zu dem betreffenden Zylinder, wobei ein Ventilbetätigungs- Mechanismus im Normalbetrieb zum öffnen des Ventils den Schwinghebel um einen Schwenkpunkt schwingen last, gekennzeichnet durch eine im Normalbetrieb mit einem im wesentlichen inkompressiblenDruckmittel gefüllte Kammer (33) zwischen einem feststehenden Wandteil (31) und einem beweglichen Wandteil (27) und nahe dem Schwenkpunkt (P1), sowie durch eine Einrichtung (4o, 41) zum Ablassen von Druckmittel aus der Kammer (33) unter entsprechender Annäherung des beweglichen Wandteile (27) an den feststehenden Wandteil (31) und Wirksamwerden eines zum Ende des Schwinghebels (22) nahe dem Ventil (18) verlagerten Schwenkpunkts (P2) für den Schwinghebel (22), wobei die auf den Schwinghebel wirksam werdende Kraft kleiner als die zur Öffnung des Ventils (18) notwendige Kraft bleibt.
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D-7O7 SCHWABISCH CMOND GEMEINSAME KONTEN: D-6 MÖNCHEN 7O
Telefon: (07171) S«90 Druudie Bank Mündien 70/373*9 (BLZ 700 700 10) Telefon: (019) 7719 S«
H. SCHROETER Telegramme: Schroepat Schwabuch Gmiind 02/00 S3» (BLZ «13 7001«) K.LEHMANN Telegramme: Sdiroepat
BoduguK49 Telem:724M6lpat,dd PBraehekkonto München 1*7941-104 Lipowtkptrafc 10 Telex: 5 212 241 ptwe d
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2. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichne t durch feststehende Abfluß-Durchlässe (4o), einen drehbaren Ventilkörper (31) mit aus der Kammer (33) führenden Abfluß-Durchlässen (41), sowie eine Einrichtung (42, 45) zum Drehen des Ventilkörpers (31) in eine Lage, in der die feststehenden Abfluß-Durchlässe (4o) und die im drehbaren Ventilkörper befindlichen Abfluß-Durchlässe (41) zueinander ausgerichtet sind, so daß Druckmittel aus der Kammer (33) abgelassen wird, und in eine zweite Lage, in der das Druckmittel in der Kammer (33) eingeschlossen bleibt.
3- Einrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine Zuleitungs- Durchgangsöffnung (38) zwischen der Kammer (33) und einer Ölpumpe (53) zum Füllen der Kammer (33) mit Öl unter ausreichendem Druck, um den Schwinghebel (22) in die dem Normalbetrieb entsprechende Lage zu überführen.
4. Einrichtung nach Anspruch 3» gekennzeichnet durch ein Rückschlagventil (54) in der Zuleitung von der ölpumpe (53) zwecks Verhinderung der Rückwärtsentleerung während des Stillstands des Motors.
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